JP2005003455A - Experiment simulation device and experiment simulation program - Google Patents

Experiment simulation device and experiment simulation program Download PDF

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西矢  芳昭
Katsunori Ikeda
勝徳 池田
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Toyobo Co Ltd
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce time spent in preparing a drive program for driving a dispensing device with respect to a technique for simulating an experiment using the dispensing device. <P>SOLUTION: This experiment simulation device is equipped with a device-information storage part 11 storing information on a fictive dispensing device comprising a fictive experiment table 101 mounted with parts 400 for fictive experiment and fictive arm parts 200 movably disposed on an upper side of the experiment table 101, a drive-program storage part 12 stored with a drive program for a dispensing device serving as a subject of simulation and for the fictive dispensing device, a disposition part 22 for disposing the parts 400 for fictive experiment on the experiment table 101 according to a drive program, a fictive arm drive part 23 for driving the arm parts 200 according to the drive program, and a collision determination part 25 for determining whether the arm parts 200 have collided with the parts 400 for fictive experiment and with the experiment table 101 in a fictive space. According to this configuration, a fictive dispensing device is fictively driven by using a program for driving a real dispensing device to determine whether an arm collides with a part for fictive experiment, etc. in the fictive space. Therefore, it is possible to comprehend problems of the drive program prior to an actual experiment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
分注装置を用いた実験をシミュレーションする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、医薬やバイオ等の分野では、安全性等の観点から、試験管等に貯溜され試薬を吸引し、他の試験管に吐出する分注作業を分注装置に行わせる実験形態が広く採用されている。分注装置は、試薬を貯溜する試験管、電動ピペットに装着されるチップ等が載置される実験テーブルと、先端部に電動ピペットが装着され、上下、左右、前後等の方向に移動可能に構成されたアームとから主に構成されている。
【0003】
オペレータは、実験テーブル上に種々の液体を貯溜する容器のレイアウトや実験開始から終了に至るまでのアームの動作パターンを予め分注装置にプログラミングしておき、分注装置はプログラミングされた駆動プログラムに基づいてアームを動作させ実験を実行していく。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる実験は非常に複雑な過程から構成されるのが一般的であり、アームの動作パターンも多岐に亘るため、実際に実験を開始した後に、アームが実験テーブル又は実験テーブル上に載置された容器等の実験用パーツに衝突するといったトラブルが発生する可能性がある。かかるトラブルを回避するためには、オペレータは、アームの動作パターン及び実験テーブルに載置された実験用パーツのレイアウト等を正確に把握し、緻密に駆動プログラムを作成することが要求される。実際には、始めから完璧なプログラムを得ることは困難であるため、駆動プログラムの作成作業は、仮実験を繰り返しながら試行錯誤によって行われる。そのため、駆動プログラムの作成には多大な労力がかかるという問題があった。また、このようにして作成された駆動プログラムであっても、実際に実験を行った場合、トラブルが発生するというケースもしばしばあり、作成した駆動プログラムによって、分注装置が正確に稼動するか否かを実際の実験の前に確認したいという要望が高かった。
【0005】
本発明の目的は、分注装置の駆動プログラムの作成に費やされる手間を大幅に低減させることができる実験シミュレーション装置及び実験シミュレーションプログラムを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本実験シミュレーション装置は、分注装置を駆動させるための駆動プログラムを、仮想空間上でモデリングされた仮想分注装置に実行させることにより、分注装置を用いた実験を仮想的に実行する実験シミュレーション装置であって、前記仮想分注装置は、仮想実験用パーツが載置される仮想実験テーブル及び前記仮想実験テーブルの上側に移動可能に配設された仮想アームを含み、前記仮想実験テーブル及び前記仮想アームのそれぞれの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための装置情報を記憶する装置情報記憶手段と、前記仮想実験用パーツの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための情報を記憶する実験用パーツ記憶手段と、前記駆動プログラムに基づいて前記仮想実験テーブル上に前記仮想実験用パーツを配置する配置手段と、前記駆動プログラムに基づいて前記仮想アームを動作させる仮想アーム駆動手段と、前記仮想実験テーブル及び前記仮想実験用パーツの仮想空間上における領域に前記仮想アームの仮想空間上における領域が侵入したとき、前記仮想アームと前記仮想実験用パーツ及び前記仮想実験テーブルとが仮想空間上で衝突したと判定する衝突判定手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
この構成によれば、現実の分注装置を駆動させるためのプログラムを用いて仮想分注装置を仮想的に駆動させ、仮想空間上で、アームと仮想実験用パーツ等との衝突が判定されるため、実際に実験を行う前に、駆動プログラムの問題点を把握することが可能となる。すなわち、実際の分注装置を用いて仮実験を行うことなく、駆動プログラムの問題点を把握することができるため、プログラム作成作業に費やされる労力を軽減することができる。
【0008】
また、前記仮想実験用パーツ及び前記仮想実験テーブルと前記仮想アームとの距離が閾値以下となった場合、衝突する危険性が高いことを報知する報知手段をさらに備えることが好ましい。
【0009】
この構成によれば、アームと実験テーブル等との衝突に余裕量を持たせることができる。
【0010】
また、前記閾値を調節する調節手段をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、閾値を調整することにより、アームと実験テーブル等との衝突の余裕量を任意に設定することができる。
【0011】
また、前記仮想分注装置に実験シミュレーションを開始させてから実験シミュレーションが終了するまでの間、所定の動作単位毎に前記仮想分注装置の動作状況を記した履歴を作成する履歴作成手段をさらに備え、前記報知手段は、衝突が生じたときに前記履歴の該当する欄に衝突の発生を記載することが好ましい。
【0012】
この構成によれば、所定の動作単位毎に仮想分注装置の動作状況が記された履歴に、衝突が発生したことが記載されるため、衝突が発生した動作を速やかに特定することができる。
【0013】
本実験シミュレーションプログラムは、分注装置を駆動させるための駆動プログラムを、仮想空間上でモデリングされた仮想分注装置に実行させることにより、分注装置を用いた実験を仮想的に実行する実験シミュレーション装置としてコンピュータを機能させる実験シミュレーションプログラムであって、前記仮想分注装置は、仮想実験用パーツが載置される仮想実験テーブル及び前記仮想実験テーブルの上側に移動可能に配設された仮想アームを含み、前記仮想実験テーブル及び仮想アームのそれぞれの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための装置情報を記憶する装置情報記憶手段、前記仮想実験用パーツの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための情報を記憶する仮想実験用パーツ記憶手段、前記駆動プログラムに基づいて前記仮想実験テーブル上に仮想実験用パーツを配置する配置手段、前記駆動プログラムに基づいて前記仮想アームを動作させる仮想アーム駆動手段、前記仮想実験テーブル及び前記仮想実験用パーツの仮想空間上における領域に前記仮想アームの仮想空間上における領域が侵入したとき、前記仮想アームと前記実験用パーツ及び前記実験テーブルとが仮想空間上で衝突したと判定する衝突判定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による実験シミュレーション装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施の形態による実験シミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【0015】
図1に示す実験シミュレーション装置は、通常のコンピュータから構成され、入力装置1、ROM(リードオンリメモリ)2、CPU(中央演算処理装置)3、RAM(ランダムアクセスメモリ)4、外部記憶装置5、表示装置6、記録媒体駆動装置7及び入出力インターフェイス(I/F)9を備えている。各ブロックは内部のバスに接続され、このバスを介して種々のデータ等が入出力され、CPU3の制御の下、種々の処理が実行される。
【0016】
入力装置1は、キーボード、マウス等から構成され、操作者が種々のデータ及び操作指令等を入力するために使用される。
【0017】
ROM2には、BIOS(Basic Input/Output System)等のシステムプログラム等が記憶されている。外部記憶装置5は、ハードディスクドライブ等から構成され、所定のOS(Operating System)及び後述する実験シミュレーションプログラム等が記憶されている。RAM4は、CPU3の作業領域等として用いられる。
【0018】
記録媒体駆動装置7は、CD−ROMドライブ、フレキシブルディスクドライブ等から構成される。なお、実験シミュレーションプログラムを、CD−ROM、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体8に記録し、記録媒体駆動装置7により記録媒体8から実験シミュレーションプログラムを読み出して外部記憶装置5にインストールして実行するようにしてもよい。また、実験シミュレーション装置が通信装置等を備え、実験シミュレーションプログラムが通信ネットワークを介して接続された他のコンピュータに記憶されている場合、当該コンピュータからネットワークを介して実験シミュレーションプログラムをダウンロードして実行するようにしてもよい。
【0019】
表示装置6は、液晶表示装置、CRT(陰極線管)等から構成され、本実験シミュレーション装置によるシミュレーション画面などを表示する。
【0020】
図2は、本実験シミュレーション装置の機能を説明するためのブロック図である。本実験シミュレーション装置は、記憶部10及び処理部20を備えている。記憶部10は外部記憶装置5等から構成され、装置情報記憶部11、駆動プログラム記憶部12、外部ファイル記憶部13及びログファイル記憶部14を備えている。
【0021】
装置情報記憶部11は、以下に示す分注装置を仮想空間上でモデリングすることで得られた仮想分注装置の仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための装置情報を記憶する。図3は、仮想分注装置の外観図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は側面図を示し、(c)は前面図を示している。この仮想分注装置は、本出願人によって製造された文中装置「VFX−2100」に基づいてモデリングされたものであり、仮想本体部100、仮想アーム部200を備えている。仮想分注装置を含む仮想空間は、仮想実験テーブル101の重心を原点Oとし、上下方向にz軸、仮想実験テーブル101の長辺方向にx軸、仮想実験テーブル101の短辺方向にy軸からなる座標系が設定され、仮想分注装置を構成する各部品等は、この座標系によって仮想空間内の位置が特定される。仮想本体部100は、略直方体状であり、底面の4隅を含む適所には、8個のストッパ102が仮想的に配設されている。仮想本体部100の上面部分が仮想実験テーブル101であり、仮想実験テーブル101には、種々の仮想実験用パーツ400が載置される。
【0022】
仮想実験テーブル101の略中央部には、仮想アーム部200が仮想的に立設されている。仮想実験テーブル101は、仮想アーム部200を中心として左右に2つの領域に分けられており、両領域はさらに3×3の9個の矩形状の小ステージ領域に分けられている。したがって、仮想実験テーブル101は、合計18個の小ステージ領域から構成されている。各小ステージ領域には、それぞれ1〜18のステージ番号が付されている。
【0023】
仮想アーム部200は、仮想支柱アーム201、仮想上下アーム202、仮想前後アーム203及び仮想先端アーム204を備えている。仮想支柱アーム201は、円筒状であり、仮想実験テーブル101の略中央部に仮想的に固定されている。仮想上下アーム202は、その中心軸を回転軸として、仮想支柱アーム201に対し図中Aで示す方向に仮想的に回転可能に取り付けられ、かつ、仮想支柱アーム201に対し図中Bで示す上下方向に仮想的にスライド可能に取り付けられている。仮想上下アーム202から前側に向けて仮想的に取り付けられた仮想前後アーム203は、水平方向に長尺の直方体形状を有し、中心軸を回転軸として、仮想上下アーム202に対し、図中Dで示す方向に仮想的に回転可能に取り付けられている。仮想前後アーム203の先端側に取り付けられた仮想先端アーム204は、上下方向に長尺の直方体形状を有し、仮想前後アーム203に対し、図中Cで示す左右方向に仮想的にスライド可能に取り付けられている。
【0024】
仮想先端アーム204の仮想実験テーブル101側の先端部EPには、仮想電動ピペット406、種々の仮想物体を把持するための仮想電動ハンド(図略)等の種々の仮想実験用パーツ400が取り付け可能である。また、仮想電動ピペット406の先端には仮想チップ(図略)が装着される。仮想チップは、円錐状であり、仮想電動ピペット406が仮想試薬を仮想的に吸引及び吐出する際に用いられ、仮想的に吸引された仮想試薬を内部に仮想的に貯溜する。
【0025】
仮想実験テーブル101には種々の仮想実験用パーツ400が仮想的に載置される。仮想実験用パーツ400としては、仮想電気泳動槽401、仮想試薬を仮想的に吸入及び吐出する際に用いられる仮想チップ402、仮想チップ402を仮想的に収納する仮想チップトレイ403、仮想試薬を仮想的に貯溜する仮想試験管404、仮想試験管404を仮想的に収納する仮想試験管トレイ405、仮想試験管404に仮想的に貯溜された仮想試薬を仮想的に吸引及び吐出する仮想電動ピペット406、仮想電動ピペット406を仮想的に格納する仮想ピペットホルダ407、仮想物体を仮想的に把持する仮想電動ハンド(図略)等が含まれる。
【0026】
図3(a)の場合、仮想実験テーブル101の左奥側に仮想的に載置された箱状のものが仮想電気泳動槽401であり、仮想電気泳動槽401の手前に仮想的に埋設された2個の矩形状のものが仮想チップトレイ403であり、仮想チップトレイ403内部に所定行所定列で仮想的に埋設されたものが仮想チップ402であり、仮想実験テーブル101の右側の前列に仮想的に6本配列され、先端部が窄まった円筒状のものが仮想試験管404であり、この仮想試験管404を仮想的に支持するものが仮想試験管トレイ405であり、仮想支柱アーム201の手前位置に仮想的に立設されたものが仮想ピペットホルダ407であり、仮想ピペットホルダ407が仮想的に支持する3本の円筒状のものが仮想電動ピペット406である。
【0027】
図2に示す駆動プログラム記憶部12は、現実の分注装置を駆動するための駆動プログラムを記憶する。この駆動プロラムは、現実の分注装置を動作させるためにオペレータにより作成されたプログラムである。
【0028】
外部ファイル記憶部13は、仮想分注装置に実験のシミュレーションを行わせるにあたり、必要な情報を記憶する種々のファイルを記憶する。これら種々のファイルは、本実験シミュレーションプログラムの製作会社によって予め作成されたファイルであり、本実験シミュレーションプログラムのインストール時に取り込まれる又は記録媒体若しくはインターネット等によって装置の外部から取り込まれるファイルである。また、このファイルは、オペレータが自ら作成することも可能である。
【0029】
詳細には、実験シミュレーションに使用される種々の仮想実験用パーツ400を記憶する実験用パーツファイル(実験用パーツ情報記憶手段に相当する)等が含まれている。
【0030】
ログファイル記憶部14は、後述する履歴作成部24によって作成されたログファイルを記憶する。
【0031】
処理部20は、CPU3が本実験シミュレーションプログラムを実行することにより実現され、表示制御部21、配置部22、仮想アーム駆動部23、履歴作成部24、衝突判定部25、報知部26、調節部27及び駆動プログラム作成部28を備えている。
【0032】
表示制御部21は、装置情報記憶部11から仮想分注装置の情報を読み出すことにより仮想分注装置を表示装置6に表示させるとともに、仮想アーム駆動部23によって駆動された仮想アーム部200の動作状況を、表示装置6にリアルタイムで表示する。図4は、表示制御部21が表示装置6に表示する仮想分注装置を示した画面図(シミュレーション画面図)である。この画面図は、4つの表示エリアA1〜A4から構成されている。表示エリアA1は仮想分注装置の正面図が、表示エリアA2には、仮想分注装置の側面図が、表示エリアA3には仮想分注装置の上面図が、表示エリアA4には仮想分注装置の稼動状況を示すシミュレーション情報が表示されている。表示エリアA1〜A3には、仮想実験テーブル101に仮想的に載置された種々の仮想実験用パーツ400や仮想アーム部200等が表示されている。表示エリアA4の上段には、仮想先端アーム204の先端部EPのx、y及びz軸上のそれぞれの位置を示す欄R1〜R3、仮想前後アーム203の回転角度を示す欄R4、例えば、上昇/下降等の仮想先端アーム204の移動状況を示す欄R5、仮想先端アーム204に装着された仮想電動ピペット406によって仮想的に吸引又は吐出された仮想試薬の量を表示する欄R6及び実験シミュレーションの開始からの経過時間を示す欄R7が表示されている。さらに、表示エリアA4の下段には、仮想分注装置の所定の動作単位毎の動作状況を示した動作履歴表示欄L1が表形式で表示され、動作履歴表示欄L1の上側には、動作履歴をログファイルに保存するための「ログ保存」ボタン及びログを消去するための「ログクリア」ボタンが表示されている。「ログクリア」ボタンがクリックされると、動作履歴表示欄L1に表示されている動作履歴が消去される。
【0033】
ここで、所定の動作単位とは、例えば仮電動ハンドを装着した仮想先端アーム204が、仮想実験テーブル101に仮想的に載置された物体を仮想的に把持する動作、仮想アーム部200を構成するいずれか一つの仮想アームが所定の移動開始位置から所定の停止位置まで仮想的に移動する動作が1つの動作単位に該当する。以下、この「所定の動作単位」のことを「1ステップの動作」という。
【0034】
配置部22は、駆動プログラムに基づいて、外部ファイル記憶部13から仮想実験テーブル101上に載置するための仮想実験用パーツ400を読み出し、各仮想実験用パーツ400を指定された仮想実験テーブル101上のレイアウト位置に配置する。
【0035】
仮想アーム駆動部23は、駆動プログラム記憶部12に記憶された駆動プログラムに従って、仮想アーム部200を仮想的に駆動させる。
【0036】
履歴作成部24は、例えば、仮想アーム部200の1ステップの動作毎に、仮想分注装置の動作状況を記した動作履歴を作成し、作成した動作履歴をログファイルとして、ログファイル記憶部14に記憶する。
【0037】
衝突判定部25は、仮想先端アーム204と仮想実験テーブル101及び仮想実験テーブル101に載置された仮想実験用パーツ400との衝突の有無を判定する。詳細には、仮想実験テーブル101及び仮想実験用パーツ400の仮想空間上の領域内に仮想アーム部200の領域が侵入したときに衝突したと判定する。
【0038】
報知部26は、仮想先端アーム204の仮想空間上での領域を含み、かつ、仮想先端アーム204の仮想空間上での領域よりも広範囲の領域を危険領域として設定し、仮想先端アーム204が仮想空間上を移動することにより、設定した危険領域が、仮想実験テーブル101及び仮想実験用パーツ400の仮想空間上の領域に侵入したとき、仮想アーム部200と、仮想実験テーブル101及び仮想実験用パーツ400とが接近し、衝突する蓋然性が高いことをオペレータに報知する。ここで、報知部26は、衝突する蓋然性が高いことを、表示装置6に表示させる、又は、履歴作成部24によって履歴に記載させる等してオペレータに報知する。
【0039】
調節部27は、入力装置1を介してオペレータによって入力された情報にしたがって、上記危険領域の範囲を設定する。危険領域の設定は、GUI(グラフィカルユーザーインターフェイス)形式で表示された図略の危険領域設定画面において、数値を記入する等することにより危険領域の範囲が設定される。本実施形態では、危険領域は、仮想先端アーム204を含み、かつ、仮想先端アーム204よりも大きな体積を有する直方体の領域を想定している。したがって、危険領域は、仮想先端アーム204の長尺方向をZ軸と平行に置いたときの、z軸と平行な一辺に対し+z軸側にz1、−z軸側にz2、x軸と平行な一辺に対し+x軸側x1、−x軸側にx2、y軸と平行な一辺に対し+y軸側にy1、−y軸側にy2というように、x1、x2、y1、y2、z1及びz2のそれぞれの値を決定することで設定される。また、本実施形態では、仮想先端アーム204の先端部EPに仮想電動ピペット406が装着されるときは、円筒状である仮想電動ピペット406の形状を考慮して、z2の値をz1等よりも大きく設定することが可能である。
【0040】
駆動プログラム作成部28は、オペレータが駆動プログラムを作成するために用いるプログラム作成支援ツールを起動し、このプログラム作成支援ツールを用いて作成された駆動プログラムを受け付け、駆動プログラム記憶部12に記憶させる。
【0041】
図5は、本実験シミュレーション装置の動作を示したフローチャートである。まず、ステップS1において、オペレータによって本実験シミュレーションプログラムが起動されると、外部ファイル記憶部13から外部ファイルが読み込まれ、装置情報記憶部11から仮想分注装置の情報が読み込まれ、さらに、駆動プログラム記憶部12から駆動プログラムが読み出され、読み出された外部ファイル、仮想分注装置の情報及び駆動プログラムに基づいて、表示装置6に仮想分注装置が表示される。
【0042】
この場合、上述した図4で示すように、実験用ファイルから読み出された仮想実験用パーツ400は、駆動プログラムよって指定された仮想実験テーブル101上のレイアウト位置に配置される。
【0043】
ステップS2において、オペレータが入力装置1からシミュレーションの開始が指令されると、仮想アーム駆動部23は、仮想アームを駆動させる。シミュレーションの開始指令は、以下のようにして行われる。図4の上側に示されたメニューバーから「ファイル」がクリックされて表示されたプルダウンメニューから、シミュレーションの開始がクリックされると、図6に示すシミュレーションダイアログ画面が表示され、このシミュレーションダイアログ画面の左上側に表示された右矢印マークが記されたシミュレーション開始ボタンT1がクリックされることにより、実験シミュレーションが開始される。シミュレーション開始ボタンT1の右隣に表示された四角印が記されたボタンは実験シミュレーションを一時停止するためのシミュレーション一時停止ボタンT2であり、シミュレーション一時停止ボタンの右隣に表示された四角印が記されたボタンは、実験シミュレーションを停止するためのシミュレーション停止ボタンT3である。
【0044】
これら3つのボタンの下側に表示されたスライドバーT4は、シミュレーションの進行状況を示すものであり、例えばシミュレーション開始直後は、スライドバーT4は左端に位置し、シミュレーションが進行するにつれて、このスライドバーT4は右側にスライドしていく。
【0045】
スライドバーT4の下側には、シミュレーションの速度を示すシミュレーション速度表示欄T6が表示されている。シミュレーション速度は、シミュレーション速度表示欄T6の右隣に表示された2個のボタンによって調節可能であり、上矢印が記されたボタンをクリックするとシミュレーション速度は0.1倍単位で増大し、下矢印が記されたボタンをクリックするとシミュレーション速度は0.1倍単位で減少する。なお、シミュレーション速度は、0.1倍から100.0倍の範囲で調節することができる。
【0046】
その他、シミュレーションダイアログ画面は、シミュレーション速度表示欄T6の下側に表示された危険領域設定欄T7と、図4の表示エリアA1に示す上面図の表示倍率を設定するための上面図表示倍率欄T8と、図4の表示エリアA2に示された側面図の視点を設定するためのラジオボタンT10と、図4の表示エリアA3に表示された上面図の視点を設定するためのラジオボタンT9と、シミュレーションダイアログ画面を閉じるためのボタンT11とを備えている。ラジオボタンT9により側面図の視点を「左」に設定すると、仮想分注装置が左方向からの視点で表示され、視点を「右」に設定すると、仮想分注装置が右方向の視点で表示される。
【0047】
ステップS3において、仮想アーム駆動部23は、駆動プログラムに基づいて、仮想アーム部200を駆動させ、仮想アーム部200が所定の1ステップの動作を行うと(ステップS4)、衝突判定部25は、仮想アーム部200と仮想実験テーブル101及び仮想実験用パーツ400との仮想空間上での衝突の有無を判定する。そして、仮想空間上での衝突が発生した場合(ステップS4でYES)、履歴作成部24は、動作履歴に当該1ステップの動作において衝突が発生した旨を記載する。一方、ステップS4において、衝突が発生しなかった場合(ステップS4でNO)、履歴作成部24は、動作履歴に当該1ステップの動作は正常に動作したこと(例えば「正常」あるいは「OK」)を記載する。この場合、図4の表示エリアA4に示す動作履歴表示欄L1に当該1ステップの動作に対する動作状況(稼動状況)が表示される。表示される稼動状況としては、仮想先端アーム204の先端部EPの仮想実験テーブル101上での位置を示す「位置」と、仮想先端アーム204の仮想空間上での座標を示す「座標」と、仮想分注装置の動作の内容を示す「動作」と、仮想電動ピペット406が仮想的に吸引又は吐出した仮想試薬の量を示す「液量」と、仮想空間上での衝突の有無、その他のエラーが発生したことを示す「備考」とが含まれる。「位置」の欄には、仮想先端アーム204の先端部EPがステージ番号が12番の小ステージ領域上に存在する場合、例えば「12小ステージ領域」と表示され、仮想先端アーム204の先端部EPが仮想実験テーブル101に仮想的に設けられた仮想液廃棄孔上にある場合、例えば「廃液」と表示される。
【0048】
「座標」の欄には、仮想先端アーム204の先端部EPの仮想空間上での座標(x,y,z)が表示される。
【0049】
「動作」の欄には、仮想先端アーム204が上昇した場合は、例えば「上昇」と表示され、仮想先端アーム204が下降した場合は、例えば「下降」と表示され、仮想先端アーム204が仮想電動ピペット406を装着した場合は、例えば「ピペット着」と表示される。
【0050】
「備考」の欄には、仮想先端アーム204が水平方向(x軸,y軸平面)移動中に仮想的に衝突した場合、例えば「水平衝突」と表示され、仮想先端アーム204が垂直方向(z軸方向)に移動中に仮想的に衝突した場合、例えば「垂直衝突」と表示され、仮想チップ402の仮想的な装着に失敗した場合、例えば「チップの着失敗」と表示される。さらに、仮想先端アーム204が仮想実験用パーツ400に仮想的に衝突していないものの、危険領域に侵入した場合、仮想的に衝突する蓋然性が高いことが表示される。
【0051】
ステップS6において、実験シミュレーションの全てのステップが終了した場合(ステップS6でYES)、処理を終了し、全てのステップが終了していない場合(ステップS6でNO)、ステップS3に戻り、次のステップが実行され、このステップに対して同様の処理が施される。
【0052】
以上説明したように、本実施形態によれば、現実の分注装置を動作するために作成された駆動プログラムを用いて、仮想分注装置の仮想アーム部200を動作させ、仮想空間上での衝突の発生の有無が判定されるため、実際の分注装置を用いて仮実験することなく、駆動プログラムの問題点を把握することが可能となるため、駆動プログラム作成作業に費やされる労力を大幅に軽減することができる。
【0053】
上記実施形態では、仮想空間上で衝突が発生した場合、動作履歴に衝突が発生したことを記載することで衝突の発生を報知したが、衝突が発生した旨の警報を鳴らすなどする、あるいは、図4に示すシミュレーション画面の背景を赤色で表示する、さらには、実験シミュレーションを中止することにより衝突の発生を報知してもよい。
【0054】
上記実施形態では、述べなかったが、報知部26は、衝突する可能性が高いことを仮想アーム部200と仮想実験テーブル101と距離に応じて、複数段階、例えば3段階に分けて報知してもよい。この場合、報知部26は、衝突する蓋然性が高くなるにつれて、例えばビープ音の周波数を上げるなどすればよい。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実際の分注装置を駆動させることなく、衝突の有無を判定することができるため、駆動プログラムの作成に費やされる手間を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による実験シミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図2】本実験シミュレーション装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図3】仮想分注装置の外観図であり、(a)は斜視図を示し、(b)は側面図を示し、(c)は前面図を示した図である。
【図4】実験シミュレーション装置が表示するシミュレーション画面を示した図である。
【図5】本実験シミュレーション装置の動作を示したフローチャートである。
【図6】シミュレーションダイアログ画面を示した図である。
【符号の説明】
10 記憶部
11 装置情報記憶部
12 駆動プログラム記憶部
13 外部ファイル記憶部
20 処理部
21 表示制御部
22 配置部
23 仮想アーム駆動部
24 履歴作成部
25 衝突判定部
26 報知部
27 調節部
28 駆動プログラム作成部
100 本体部
101 仮想実験テーブル
102 ストッパ
200 仮想アーム部
201 仮想支柱アーム
202 仮想上下アーム
203 仮想前後アーム
204 仮想先端アーム
400 仮想実験用パーツ
401 仮想電気泳動槽
402 仮想チップ
403 仮想チップトレイ
404 仮想試験管
405 仮想試験管トレイ
406 仮想電動ピペット
407 仮想ピペットホルダ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for simulating an experiment using a dispensing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the fields of medicine, biotechnology, etc., from the viewpoint of safety etc., experimental forms that allow dispensing devices to perform dispensing work that aspirates reagents stored in test tubes etc. and discharges them to other test tubes are widely adopted. Has been. The dispensing device is equipped with a test tube for storing reagents, an experiment table on which a tip attached to an electric pipette is placed, and an electric pipette attached to the tip, which can be moved in the vertical and horizontal directions It is mainly composed of constructed arms.
[0003]
The operator pre-programs the layout of the container for storing various liquids on the experiment table and the operation pattern of the arm from the start to the end of the experiment in the dispenser, and the dispenser is stored in the programmed drive program. Based on this, the experiment is performed by operating the arm.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an experiment is generally composed of a very complicated process, and there are a wide variety of movement patterns of the arm. Therefore, after actually starting the experiment, the arm is placed on the experiment table or the experiment table. There is a possibility that troubles such as colliding with the experimental parts such as the container may occur. In order to avoid such trouble, the operator is required to accurately grasp the operation pattern of the arm, the layout of the experimental parts placed on the experiment table, and the like, and to create a precise drive program. Actually, since it is difficult to obtain a perfect program from the beginning, the creation of the drive program is performed by trial and error while repeating the provisional experiment. For this reason, there is a problem that a great deal of labor is required to create the drive program. In addition, even with the drive program created in this way, there are often cases where troubles occur when experiments are actually performed, and whether or not the dispensing device operates correctly with the created drive program. There was a high demand to confirm this before the actual experiment.
[0005]
An object of the present invention is to provide an experimental simulation apparatus and an experimental simulation program that can greatly reduce the labor required for creating a driving program for a dispensing apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present experimental simulation apparatus performs an experiment using a dispensing apparatus by causing a virtual dispensing apparatus modeled in a virtual space to execute a driving program for driving the dispensing apparatus. The virtual dispensing apparatus includes a virtual experiment table on which a virtual experiment part is placed and a virtual arm that is movably disposed above the virtual experiment table. Including: device information storage means for storing device information for specifying at least the position, shape and function of each of the virtual experiment table and the virtual arm in the virtual space; and on the virtual space of the virtual experiment part. Part storing means for storing information for specifying at least the position, shape and function of the above, based on the drive program Arrangement means for arranging the virtual experiment part on the virtual experiment table, virtual arm drive means for operating the virtual arm based on the drive program, and the virtual experiment table and the virtual experiment part in the virtual space And a collision determination means for determining that the virtual arm, the virtual experiment part, and the virtual experiment table collide in the virtual space when the area of the virtual arm in the virtual space enters the area. And
[0007]
According to this configuration, the virtual dispensing apparatus is virtually driven using the program for driving the actual dispensing apparatus, and the collision between the arm and the virtual experimental part or the like is determined in the virtual space. Therefore, it becomes possible to grasp the problem of the drive program before actually conducting the experiment. That is, since it is possible to grasp the problem of the driving program without performing a temporary experiment using an actual dispensing apparatus, it is possible to reduce the labor spent on the program creation work.
[0008]
Moreover, it is preferable to further provide a notifying means for notifying that there is a high risk of collision when the distance between the virtual experiment part and the virtual experiment table and the virtual arm is equal to or less than a threshold value.
[0009]
According to this configuration, an allowance can be provided for the collision between the arm and the experiment table or the like.
[0010]
Moreover, it is preferable to further comprise an adjusting means for adjusting the threshold value. According to this configuration, it is possible to arbitrarily set the margin of collision between the arm and the experiment table by adjusting the threshold value.
[0011]
Further, there is further provided a history creation means for creating a history describing the operation status of the virtual dispensing apparatus for each predetermined operation unit from the start of the experimental simulation to the virtual dispensing apparatus until the end of the experimental simulation. It is preferable that the notification means describes the occurrence of a collision in a corresponding column of the history when a collision occurs.
[0012]
According to this configuration, since the occurrence of the collision is described in the history in which the operation status of the virtual dispensing device is described for each predetermined operation unit, the operation in which the collision has occurred can be quickly identified. .
[0013]
This experiment simulation program runs an experiment using a dispensing device virtually by causing a virtual dispensing device modeled in a virtual space to execute a driving program for driving the dispensing device. An experiment simulation program for causing a computer to function as an apparatus, wherein the virtual dispensing apparatus includes a virtual experiment table on which a virtual experiment part is placed and a virtual arm movably disposed above the virtual experiment table. Including device information storage means for storing device information for specifying at least the position, shape and function of each of the virtual experiment table and the virtual arm on the virtual space, and at least the virtual experiment part on the virtual space. Virtual experiment parts memory that stores information for specifying position, shape and function , Placement means for placing virtual experiment parts on the virtual experiment table based on the drive program, virtual arm drive means for operating the virtual arm based on the drive program, the virtual experiment table, and the virtual experiment part When a region on the virtual space of the virtual arm enters the region on the virtual space, a computer is used as a collision determination unit that determines that the virtual arm collides with the experimental part and the experiment table on the virtual space. It is made to function.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an experimental simulation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of an experimental simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0015]
The experimental simulation apparatus shown in FIG. 1 is composed of a normal computer, and includes an input device 1, a ROM (Read Only Memory) 2, a CPU (Central Processing Unit) 3, a RAM (Random Access Memory) 4, an external storage device 5, A display device 6, a recording medium driving device 7, and an input / output interface (I / F) 9 are provided. Each block is connected to an internal bus, and various data and the like are input / output through this bus, and various processes are executed under the control of the CPU 3.
[0016]
The input device 1 includes a keyboard, a mouse, and the like, and is used by an operator to input various data and operation commands.
[0017]
The ROM 2 stores a system program such as BIOS (Basic Input / Output System). The external storage device 5 is composed of a hard disk drive or the like, and stores a predetermined OS (Operating System), an experimental simulation program to be described later, and the like. The RAM 4 is used as a work area for the CPU 3.
[0018]
The recording medium driving device 7 includes a CD-ROM drive, a flexible disk drive, and the like. The experimental simulation program is recorded on a computer-readable recording medium 8 such as a CD-ROM or a flexible disk, and the experimental simulation program is read from the recording medium 8 by the recording medium driving device 7 and installed in the external storage device 5. You may make it perform. When the experiment simulation apparatus includes a communication device or the like and the experiment simulation program is stored in another computer connected via a communication network, the experiment simulation program is downloaded from the computer via the network and executed. You may do it.
[0019]
The display device 6 includes a liquid crystal display device, a CRT (cathode ray tube), and the like, and displays a simulation screen and the like by the experiment simulation device.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the function of the experiment simulation apparatus. The experimental simulation apparatus includes a storage unit 10 and a processing unit 20. The storage unit 10 includes an external storage device 5 and the like, and includes a device information storage unit 11, a drive program storage unit 12, an external file storage unit 13, and a log file storage unit 14.
[0021]
The device information storage unit 11 stores device information for specifying at least the position, shape, and function of the virtual dispensing device in the virtual space obtained by modeling the following dispensing device in the virtual space. To do. 3A and 3B are external views of the virtual dispensing device, in which FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a side view, and FIG. 3C is a front view. This virtual dispensing device is modeled on the basis of the sentence-sentence device “VFX-2100” manufactured by the applicant, and includes a virtual main body 100 and a virtual arm 200. The virtual space including the virtual dispensing device has the center of gravity of the virtual experiment table 101 as the origin O, the z axis in the vertical direction, the x axis in the long side direction of the virtual experiment table 101, and the y axis in the short side direction of the virtual experiment table 101. A coordinate system consisting of is set, and the position of each part and the like constituting the virtual dispensing apparatus in the virtual space is specified by this coordinate system. The virtual main body 100 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and eight stoppers 102 are virtually disposed at appropriate positions including the four corners of the bottom surface. The upper surface portion of the virtual main body 100 is a virtual experiment table 101, and various virtual experiment parts 400 are placed on the virtual experiment table 101.
[0022]
A virtual arm unit 200 is virtually erected at a substantially central portion of the virtual experiment table 101. The virtual experiment table 101 is divided into two regions on the left and right with the virtual arm unit 200 as the center, and both regions are further divided into 3 × 3 nine rectangular small stage regions. Therefore, the virtual experiment table 101 is composed of a total of 18 small stage areas. Each small stage area is given a stage number of 1 to 18, respectively.
[0023]
The virtual arm unit 200 includes a virtual support arm 201, a virtual upper / lower arm 202, a virtual front / rear arm 203, and a virtual tip arm 204. The virtual strut arm 201 has a cylindrical shape and is virtually fixed to a substantially central portion of the virtual experiment table 101. The virtual vertical arm 202 is attached to the virtual support arm 201 so as to be virtually rotatable in the direction indicated by A in the drawing with the central axis as a rotation axis, and the virtual vertical arm 202 is indicated by B shown in the drawing to the virtual support arm 201. It is slidably mounted in the direction. A virtual front / rear arm 203 that is virtually attached to the front side from the virtual upper / lower arm 202 has a rectangular parallelepiped shape that is elongated in the horizontal direction, and is D in the figure relative to the virtual upper / lower arm 202 with the central axis as a rotation axis. It is attached so as to be virtually rotatable in the direction indicated by. The virtual tip arm 204 attached to the tip side of the virtual front / rear arm 203 has a rectangular parallelepiped shape that is long in the vertical direction, and can virtually slide in the left-right direction indicated by C in the figure relative to the virtual front / rear arm 203. It is attached.
[0024]
Various virtual experiment parts 400 such as a virtual electric pipette 406 and a virtual electric hand (not shown) for holding various virtual objects can be attached to the tip EP of the virtual tip arm 204 on the virtual experiment table 101 side. It is. A virtual tip (not shown) is attached to the tip of the virtual electric pipette 406. The virtual chip has a conical shape, and is used when the virtual electric pipette 406 virtually sucks and discharges the virtual reagent, and virtually stores the virtually sucked virtual reagent inside.
[0025]
Various virtual experiment parts 400 are virtually placed on the virtual experiment table 101. The virtual experiment part 400 includes a virtual electrophoresis tank 401, a virtual chip 402 used for virtually sucking and discharging the virtual reagent, a virtual chip tray 403 for virtually storing the virtual chip 402, and a virtual reagent for virtual use. Virtual test tube 404 for storing the virtual test tube, virtual test tube tray 405 for virtually storing the virtual test tube 404, and virtual electric pipette 406 for virtually sucking and discharging the virtual reagent virtually stored in the virtual test tube 404 , A virtual pipette holder 407 that virtually stores the virtual electric pipette 406, a virtual electric hand (not shown) that virtually holds a virtual object, and the like.
[0026]
In the case of FIG. 3A, a box-shaped object virtually placed on the left back side of the virtual experiment table 101 is a virtual electrophoresis tank 401, which is virtually embedded in front of the virtual electrophoresis tank 401. The two rectangular shapes are virtual chip trays 403, and the virtual chips 402 are virtual chips 402 that are virtually embedded in predetermined rows and predetermined columns inside the virtual chip tray 403. A virtual test tube 404 is a cylindrical tube having six virtual arrays and a narrowed tip, and a virtual test tube tray 405 that virtually supports the virtual test tube 404 is a virtual strut arm. A virtual pipette holder 407 is erected virtually in front of 201, and three cylindrical pipettes 406 virtually supported by the virtual pipette holder 407 are virtual electric pipettes 406.
[0027]
The drive program storage unit 12 shown in FIG. 2 stores a drive program for driving an actual dispensing device. This driving program is a program created by an operator to operate an actual dispensing apparatus.
[0028]
The external file storage unit 13 stores various files for storing necessary information for causing the virtual dispensing apparatus to perform an experiment simulation. These various files are files created in advance by the production company of the experimental simulation program, and are taken in when the experimental simulation program is installed, or taken from outside the apparatus through a recording medium or the Internet. This file can also be created by the operator himself.
[0029]
Specifically, an experimental part file (corresponding to experimental part information storage means) for storing various virtual experimental parts 400 used for the experimental simulation is included.
[0030]
The log file storage unit 14 stores a log file created by a history creation unit 24 described later.
[0031]
The processing unit 20 is realized by the CPU 3 executing this experiment simulation program, and the display control unit 21, the arrangement unit 22, the virtual arm driving unit 23, the history creation unit 24, the collision determination unit 25, the notification unit 26, and the adjustment unit. 27 and a drive program creation unit 28.
[0032]
The display control unit 21 reads the information of the virtual dispensing device from the device information storage unit 11 to display the virtual dispensing device on the display device 6 and the operation of the virtual arm unit 200 driven by the virtual arm driving unit 23. The situation is displayed on the display device 6 in real time. FIG. 4 is a screen diagram (simulation screen diagram) showing the virtual dispensing device displayed on the display device 6 by the display control unit 21. This screen diagram is composed of four display areas A1 to A4. The display area A1 is a front view of the virtual dispensing device, the display area A2 is a side view of the virtual dispensing device, the display area A3 is a top view of the virtual dispensing device, and the display area A4 is a virtual dispensing device. Simulation information indicating the operation status of the apparatus is displayed. In the display areas A <b> 1 to A <b> 3, various virtual experiment parts 400 and virtual arm units 200 that are virtually placed on the virtual experiment table 101 are displayed. In the upper part of the display area A4, columns R1 to R3 indicating respective positions on the x, y, and z axes of the distal end portion EP of the virtual distal arm 204, a column R4 indicating the rotation angle of the virtual front and rear arm 203, for example, ascending A column R5 indicating the movement state of the virtual tip arm 204 such as / lowering, a column R6 displaying the amount of virtual reagent virtually sucked or discharged by the virtual electric pipette 406 attached to the virtual tip arm 204, and an experiment simulation A column R7 indicating the elapsed time from the start is displayed. Further, in the lower part of the display area A4, an operation history display column L1 indicating the operation status for each predetermined operation unit of the virtual dispensing device is displayed in a table format, and above the operation history display column L1, an operation history is displayed. "Log save" button for saving the log in the log file and "Log clear" button for deleting the log are displayed. When the “log clear” button is clicked, the operation history displayed in the operation history display field L1 is deleted.
[0033]
Here, the predetermined operation unit is, for example, an operation in which the virtual tip arm 204 to which a temporary electric hand is attached virtually holds an object virtually placed on the virtual experiment table 101, and the virtual arm unit 200 is configured. An operation in which any one of the virtual arms virtually moves from a predetermined movement start position to a predetermined stop position corresponds to one operation unit. Hereinafter, this “predetermined operation unit” is referred to as “one-step operation”.
[0034]
The placement unit 22 reads out the virtual experiment part 400 to be placed on the virtual experiment table 101 from the external file storage unit 13 based on the drive program, and the virtual experiment table 101 in which each virtual experiment part 400 is designated. Place in the upper layout position.
[0035]
The virtual arm drive unit 23 virtually drives the virtual arm unit 200 according to the drive program stored in the drive program storage unit 12.
[0036]
The history creation unit 24 creates, for example, an operation history describing the operation status of the virtual dispensing device for each operation of the virtual arm unit 200, and uses the created operation history as a log file. To remember.
[0037]
The collision determination unit 25 determines whether or not there is a collision between the virtual tip arm 204, the virtual experiment table 101, and the virtual experiment part 400 placed on the virtual experiment table 101. Specifically, it is determined that the virtual arm unit 200 has collided when the area of the virtual arm unit 200 enters the area of the virtual space of the virtual experiment table 101 and the virtual experiment part 400.
[0038]
The notification unit 26 sets an area that includes the area of the virtual tip arm 204 in the virtual space and is wider than the area of the virtual tip arm 204 in the virtual space, and the virtual tip arm 204 is virtual. When the set dangerous area enters the area on the virtual space of the virtual experiment table 101 and the virtual experiment part 400 by moving in the space, the virtual arm unit 200, the virtual experiment table 101, and the virtual experiment part 400 is approached and the operator is informed that the probability of collision is high. Here, the notification unit 26 notifies the operator that the probability of collision is high on the display device 6 or is recorded in the history by the history creation unit 24.
[0039]
The adjusting unit 27 sets the range of the dangerous area according to information input by the operator via the input device 1. The dangerous area is set by entering a numerical value on a dangerous area setting screen (not shown) displayed in a GUI (graphical user interface) format. In the present embodiment, the dangerous area is assumed to be a rectangular parallelepiped area that includes the virtual tip arm 204 and has a larger volume than the virtual tip arm 204. Therefore, the dangerous area is z1 on the + z axis side, z2 on the -z axis side, and parallel to the x axis with respect to one side parallel to the z axis when the longitudinal direction of the virtual tip arm 204 is placed parallel to the Z axis. X1, x2, y1, y2, z1, and the like, that is, x1 on the xx side, x2 on the -x axis side, y1 on the + y axis side, y2 on the -y axis side, and so on. It is set by determining each value of z2. In this embodiment, when the virtual electric pipette 406 is attached to the distal end EP of the virtual tip arm 204, the value of z2 is set to be larger than z1 in consideration of the shape of the cylindrical virtual electric pipette 406. It can be set large.
[0040]
The drive program creation unit 28 activates a program creation support tool used by an operator to create a drive program, receives a drive program created using the program creation support tool, and stores the drive program in the drive program storage unit 12.
[0041]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of this experimental simulation apparatus. First, when the experiment simulation program is started by the operator in step S1, an external file is read from the external file storage unit 13, information on the virtual dispensing device is read from the device information storage unit 11, and a drive program The driving program is read from the storage unit 12, and the virtual dispensing device is displayed on the display device 6 based on the read external file, the information on the virtual dispensing device, and the driving program.
[0042]
In this case, as shown in FIG. 4 described above, the virtual experiment part 400 read from the experiment file is arranged at the layout position on the virtual experiment table 101 designated by the drive program.
[0043]
In step S2, when the operator commands the input device 1 to start a simulation, the virtual arm drive unit 23 drives the virtual arm. The simulation start command is performed as follows. When the start of simulation is clicked from the pull-down menu displayed when “File” is clicked from the menu bar shown at the upper side of FIG. 4, the simulation dialog screen shown in FIG. 6 is displayed. An experiment simulation is started by clicking a simulation start button T1 marked with a right arrow mark displayed on the upper left side. The button with the square mark displayed on the right side of the simulation start button T1 is the simulation pause button T2 for pausing the experimental simulation, and the square mark displayed on the right side of the simulation pause button is written. This button is a simulation stop button T3 for stopping the experiment simulation.
[0044]
The slide bar T4 displayed below these three buttons indicates the progress of the simulation. For example, immediately after the simulation starts, the slide bar T4 is located at the left end, and as the simulation progresses, the slide bar T4 is displayed. T4 slides to the right.
[0045]
Below the slide bar T4, a simulation speed display column T6 indicating the speed of simulation is displayed. The simulation speed can be adjusted by the two buttons displayed on the right side of the simulation speed display field T6. When the button with the up arrow is clicked, the simulation speed increases by 0.1 times, and the down arrow When the button marked with is clicked, the simulation speed decreases by a factor of 0.1. The simulation speed can be adjusted in the range of 0.1 to 100.0 times.
[0046]
In addition, the simulation dialog screen includes a dangerous area setting field T7 displayed below the simulation speed display field T6 and a top view display magnification field T8 for setting the display magnification of the top view shown in the display area A1 of FIG. A radio button T10 for setting the viewpoint of the side view shown in the display area A2 of FIG. 4, and a radio button T9 for setting the viewpoint of the top view displayed in the display area A3 of FIG. And a button T11 for closing the simulation dialog screen. When the viewpoint of the side view is set to “left” with the radio button T9, the virtual dispensing device is displayed with the viewpoint from the left direction. When the viewpoint is set to “right”, the virtual dispensing device is displayed with the viewpoint of the right direction. Is done.
[0047]
In step S3, the virtual arm drive unit 23 drives the virtual arm unit 200 based on the drive program, and when the virtual arm unit 200 performs a predetermined one-step operation (step S4), the collision determination unit 25 The presence or absence of a collision in the virtual space between the virtual arm unit 200, the virtual experiment table 101, and the virtual experiment part 400 is determined. When a collision in the virtual space occurs (YES in step S4), the history creating unit 24 describes in the operation history that a collision has occurred in the operation of the one step. On the other hand, if no collision has occurred in step S4 (NO in step S4), the history creating unit 24 indicates that the operation of the one step has been normally performed in the operation history (for example, “normal” or “OK”). Is described. In this case, the operation status (operation status) for the operation of the one step is displayed in the operation history display field L1 shown in the display area A4 of FIG. As the operation status to be displayed, “position” indicating the position of the tip portion EP of the virtual tip arm 204 on the virtual experiment table 101, “coordinate” indicating the coordinates of the virtual tip arm 204 in the virtual space, “Operation” indicating the contents of the operation of the virtual dispensing device, “Liquid amount” indicating the amount of virtual reagent that is virtually aspirated or discharged by the virtual electric pipette 406, presence / absence of collision in the virtual space, other “Remarks” indicating that an error has occurred is included. In the “position” column, when the tip portion EP of the virtual tip arm 204 exists on the small stage region whose stage number is 12, for example, “12 small stage region” is displayed, and the tip portion of the virtual tip arm 204 is displayed. When the EP is on the virtual liquid disposal hole virtually provided in the virtual experiment table 101, for example, “waste liquid” is displayed.
[0048]
In the “coordinate” column, coordinates (x, y, z) in the virtual space of the distal end portion EP of the virtual distal arm 204 are displayed.
[0049]
In the “motion” column, when the virtual tip arm 204 is raised, for example, “up” is displayed, and when the virtual tip arm 204 is lowered, for example, “down” is displayed. When the electric pipette 406 is attached, for example, “Pipette wear” is displayed.
[0050]
In the “remarks” column, when the virtual tip arm 204 virtually collides while moving in the horizontal direction (x-axis, y-axis plane), for example, “horizontal collision” is displayed, and the virtual tip arm 204 is displayed in the vertical direction ( When the virtual collision occurs during movement in the z-axis direction, for example, “vertical collision” is displayed, and when virtual mounting of the virtual chip 402 fails, for example, “chip mounting failure” is displayed. Further, although the virtual tip arm 204 does not virtually collide with the virtual experimental part 400, it is displayed that the probability that the virtual tip arm 204 will virtually collide is high when entering the dangerous area.
[0051]
In step S6, when all the steps of the experiment simulation are finished (YES in step S6), the process is finished. When all the steps are not finished (NO in step S6), the process returns to step S3, and the next step Is executed, and the same processing is applied to this step.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, the virtual arm unit 200 of the virtual dispensing device is operated using the drive program created to operate the actual dispensing device, and the virtual space unit is operated in the virtual space. Since it is determined whether or not a collision has occurred, it is possible to grasp the problems of the drive program without performing a preliminary experiment using an actual dispensing device, greatly reducing the effort spent on creating the drive program. Can be reduced.
[0053]
In the above embodiment, when a collision occurs in the virtual space, the occurrence of the collision is reported by describing that the collision has occurred in the operation history, but an alarm that the collision has occurred is sounded, or The background of the simulation screen shown in FIG. 4 may be displayed in red, and the occurrence of a collision may be notified by stopping the experiment simulation.
[0054]
Although not described in the above embodiment, the notification unit 26 notifies that there is a high possibility of a collision in a plurality of stages, for example, three stages according to the distance between the virtual arm unit 200 and the virtual experiment table 101. Also good. In this case, the alerting | reporting part 26 should just raise the frequency of a beep, for example, as the probability that it collides will become high.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since it is possible to determine the presence / absence of a collision without driving an actual dispensing device, it is possible to greatly reduce the effort spent on creating a drive program. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of an experiment simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the function of the present experimental simulation apparatus.
FIGS. 3A and 3B are external views of a virtual dispensing device, where FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a side view, and FIG. 3C is a front view.
FIG. 4 is a diagram showing a simulation screen displayed by the experimental simulation apparatus.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the experimental simulation apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing a simulation dialog screen.
[Explanation of symbols]
10 storage unit
11 Device information storage unit
12 Drive program storage
13 External file storage
20 processor
21 Display controller
22 Placement section
23 Virtual arm drive
24 History creation section
25 Collision determination unit
26 Notification Department
27 Adjustment unit
28 Drive program creation unit
100 Body
101 Virtual experiment table
102 Stopper
200 Virtual arm
201 Virtual strut arm
202 Virtual upper and lower arms
203 Virtual front and rear arm
204 Virtual tip arm
400 Virtual experiment parts
401 Virtual electrophoresis tank
402 Virtual chip
403 Virtual chip tray
404 virtual test tube
405 Virtual test tube tray
406 Virtual electric pipette
407 Virtual pipette holder

Claims (5)

分注装置を駆動させるための駆動プログラムを、仮想空間上でモデリングされた仮想分注装置に実行させることにより、分注装置を用いた実験を仮想的に実行する実験シミュレーション装置であって、
前記仮想分注装置は、仮想実験用パーツが載置される仮想実験テーブル及び前記仮想実験テーブルの上側に移動可能に配設された仮想アームを含み、
前記仮想実験テーブル及び仮想アームのそれぞれの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための装置情報を記憶する装置情報記憶手段と、
前記仮想実験用パーツの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための情報を記憶する実験用パーツ情報記憶手段と、
前記駆動プログラムに基づいて前記仮想実験テーブル上に前記仮想実験用パーツを配置する配置手段と、
前記駆動プログラムに基づいて前記仮想アームを動作させる仮想アーム駆動手段と、
前記仮想実験テーブル及び前記仮想実験用パーツの仮想空間上における領域に前記仮想アームの仮想空間上における領域が侵入したとき、前記仮想アームと前記仮想実験用パーツ及び前記仮想実験テーブルとが仮想空間上で衝突したと判定する衝突判定手段とを備えることを特徴とする実験シミュレーション装置。
An experiment simulation apparatus that virtually executes an experiment using a dispensing apparatus by causing a virtual dispensing apparatus modeled in a virtual space to execute a driving program for driving the dispensing apparatus.
The virtual dispensing apparatus includes a virtual experiment table on which a virtual experiment part is placed and a virtual arm that is movably disposed above the virtual experiment table,
Device information storage means for storing device information for specifying at least the position, shape and function of each of the virtual experiment table and the virtual arm in the virtual space;
Experimental part information storage means for storing information for specifying at least the position, shape and function of the virtual experimental part in a virtual space;
Arranging means for arranging the virtual experiment part on the virtual experiment table based on the drive program;
Virtual arm driving means for operating the virtual arm based on the driving program;
When an area on the virtual space of the virtual arm enters the area on the virtual space of the virtual experiment table and the virtual experiment part, the virtual arm, the virtual experiment part, and the virtual experiment table are on the virtual space. An experiment simulation apparatus comprising: a collision determination unit that determines that a collision has occurred.
前記仮想実験用パーツ及び前記仮想実験テーブルと前記仮想アームとの距離が閾値以下となった場合、衝突する危険性が高いことを報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の実験シミュレーション装置。The informing means for informing that there is a high risk of collision when the distance between the virtual experiment part and the virtual experiment table and the virtual arm is equal to or less than a threshold value. Experimental simulation device. 前記閾値を調節する調節手段をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2記載の実験シミュレーション装置。The experiment simulation apparatus according to claim 1, further comprising adjusting means for adjusting the threshold value. 前記仮想分注装置に実験シミュレーションを開始させてから実験シミュレーションが終了するまでの間、所定の動作単位毎に前記仮想分注装置の動作状況を記した履歴を作成する履歴作成手段をさらに備え、
前記報知手段は、衝突が生じたときに前記履歴の該当する欄に衝突の発生を記載することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の実験シミュレーション装置。
From the start of the experimental simulation to the virtual dispensing device until the end of the experimental simulation, further comprising a history creating means for creating a history describing the operation status of the virtual dispensing device for each predetermined operation unit,
The experiment simulation apparatus according to claim 1, wherein when the collision occurs, the notification unit describes the occurrence of the collision in a corresponding column of the history.
分注装置を駆動させるための駆動プログラムを、仮想空間上でモデリングされた仮想分注装置に実行させることにより、分注装置を用いた実験を仮想的に実行する実験シミュレーション装置としてコンピュータを機能させる実験シミュレーションプログラムであって、
前記仮想分注装置は、仮想実験用パーツが載置される仮想実験テーブル及び前記仮想実験テーブルの上側に移動可能に配設された仮想アームを含み、
前記仮想実験テーブル及び仮想アームのそれぞれの仮想空間上での少なくとも位置、形状及び機能を特定するための装置情報を記憶する装置情報記憶手段、
前記仮想実験用パーツの仮想空間上における少なくとも位置、形状及び機能を特定するための情報を記憶する実験用パーツ情報記憶手段、
前記駆動プログラムに基づいて前記仮想実験テーブル上に仮想実験用パーツを配置する配置手段、
前記駆動プログラムに基づいて前記仮想アームを動作させる仮想アーム駆動手段、
前記仮想実験テーブル及び前記仮想実験用パーツの仮想空間上における領域に前記仮想アームの仮想空間上における領域が侵入したとき、前記仮想アームと前記実験用パーツ及び前記実験テーブルとが仮想空間上で衝突したと判定する衝突判定手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする実験シミュレーションプログラム。
By causing the virtual dispensing device modeled in the virtual space to execute a drive program for driving the dispensing device, the computer functions as an experiment simulation device that virtually executes an experiment using the dispensing device. An experimental simulation program,
The virtual dispensing apparatus includes a virtual experiment table on which a virtual experiment part is placed and a virtual arm that is movably disposed above the virtual experiment table,
Device information storage means for storing device information for specifying at least the position, shape and function of each of the virtual experiment table and the virtual arm in the virtual space;
Experimental part information storage means for storing information for specifying at least the position, shape and function of the virtual experimental part in a virtual space;
Arranging means for arranging virtual experiment parts on the virtual experiment table based on the drive program,
Virtual arm driving means for operating the virtual arm based on the driving program;
When an area on the virtual space of the virtual arm enters the area on the virtual space of the virtual experiment table and the virtual experiment part, the virtual arm collides with the experiment part and the experiment table on the virtual space. An experiment simulation program characterized by causing a computer to function as a collision determination means for determining that a failure has occurred.
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